精品專題資料（2022-2023年收藏）滬昆客專隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)實(shí)施方案

1、新建鐵路滬昆客專貴州段CKGZTJ-5標(biāo)段隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)施工方案目錄隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方案1一.超前地質(zhì)預(yù)報(bào)目的1二.編制依據(jù)1三.適用范圍1四.工程概況1五.作業(yè)準(zhǔn)備2六.組織機(jī)構(gòu)36.1.組織機(jī)構(gòu)36.2.超前地質(zhì)預(yù)報(bào)人員配備及分工4七. 地質(zhì)預(yù)報(bào)重點(diǎn)內(nèi)容5八. 地質(zhì)預(yù)方法58.1隧道區(qū)域調(diào)查68.2 .隧道洞身不良地質(zhì)體超前地質(zhì)預(yù)報(bào)68.2.1.TSP超前地質(zhì)預(yù)報(bào)78.2.2.短期預(yù)報(bào)方法108.2.3.超前鉆探118.3. 補(bǔ)充說明14九.超前地質(zhì)預(yù)報(bào)信息處理14附圖：隧道地質(zhì)預(yù)報(bào)信息處理流程見圖9-1。141中鐵十七局集團(tuán)新建鐵路滬昆客專貴州段CKGZTJ-5標(biāo)段隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)施工

2、方案隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方案一.超前地質(zhì)預(yù)報(bào)目的現(xiàn)場超前地質(zhì)預(yù)報(bào)是隧道施工管理的重要組成部分，必須納入正常施工工序中，科學(xué)施工?？梢愿鶕?jù)需要探測和了解隧道開挖前方幾米、幾十米乃至上百米范圍內(nèi)圍巖的工程地質(zhì)情況；可以通過巖芯觀察和分析對隧道開挖前方的不穩(wěn)定巖層和斷層破碎帶進(jìn)行準(zhǔn)確定位；可以直接采集芯樣進(jìn)行各種抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)以獲取巖石的物理學(xué)特征參數(shù)；可以通過鉆孔及時釋放影響隧道掘進(jìn)施工過程中的瓦斯和地下水等有害氣體和液體。它不僅能指導(dǎo)施工，預(yù)報(bào)險(xiǎn)情，確保安全，而且通過現(xiàn)場預(yù)報(bào)獲得圍巖動態(tài)的信息（數(shù)據(jù)），為修正和確定下一步施工方法，提供信息依據(jù)，為完善隧道工程設(shè)計(jì)與指導(dǎo)施工提供可靠的足夠的數(shù)據(jù)。二.編制

3、依據(jù)客運(yùn)專線鐵路隧道工程施工指南（TZ214-2005）新建滬昆客專施工圖設(shè)計(jì)文件三.適用范圍適用于新建滬昆客專雙線隧道隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。四.工程概況本標(biāo)段共有隧道12.5座，全長20588m，占線路總長度的67.56%，其中長度大于4km隧道一座（7708m），長度23km隧道2.5座（含高瓦斯隧道1座），長度12km隧道2座，長度小于1km隧道7座均為新建單洞雙線隧道。為了保證隧道施工能夠安全進(jìn)行，超前地質(zhì)預(yù)報(bào)必須納入正常施工工序中，科學(xué)組織、認(rèn)真研究、按要求進(jìn)行監(jiān)控超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工程施工，為隧道的安全施工保駕護(hù)航。隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)具體統(tǒng)計(jì)如下表4-1。表4-1 隧道數(shù)量統(tǒng)計(jì)表序號隧道名稱進(jìn)

4、口里程出口里程長度（m）1茅坪山隧道DK593+872DK601+58077082黃秧壩隧道DK602+045DK602+5905453周家山隧道DK602+781DK603+1814004碧爐寨隧道DK604+016DK604+3753595大寨一號隧道DK606+195DK606+4602656大寨二號隧道DK606+600DK606+9933937山塘坳隧道DK609+235DK611+87526408巖寨隧道DK613+937DK614+2032669小沖隧道DK614+330DK615+04071010楊柳沖隧道DK615+474DK617+908243411牌樓隧道DK618+58

5、0DK620+059147912尚田坪隧道DK620+255DK622+220196513新莊隧道DK622+509DK623+9411432五.作業(yè)準(zhǔn)備(1).內(nèi)業(yè)技術(shù)準(zhǔn)備應(yīng)在開工前組織技術(shù)人員認(rèn)真學(xué)習(xí)實(shí)施性施工組織設(shè)計(jì)，超前地質(zhì)預(yù)報(bào)作業(yè)指導(dǎo)書，審閱、審核施工圖紙，澄清有關(guān)技術(shù)問題，熟習(xí)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。制定施工安全保證措施，提出應(yīng)急預(yù)案，對施工人員進(jìn)行技術(shù)交底，對參加施工人員進(jìn)行上崗前培訓(xùn)考試合格后持證上崗。(2) .外業(yè)準(zhǔn)備施工作業(yè)層中所涉及的各種外部技術(shù)數(shù)據(jù)收集，修建生活房屋，配齊生活、辦公實(shí)施，滿足主要管理、技術(shù)人員進(jìn)場生活辦公需要。所需超前地質(zhì)預(yù)報(bào)儀器應(yīng)提前進(jìn)場，按規(guī)定進(jìn)行標(biāo)定，并及

6、時存檔。六.組織機(jī)構(gòu)6.1.組織機(jī)構(gòu)為保證超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作正常有序開展，項(xiàng)目部建立總工程師負(fù)責(zé)的管理體系，工程部和安質(zhì)部負(fù)責(zé)對地質(zhì)預(yù)報(bào)隊(duì)的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)進(jìn)行日常檢查、指導(dǎo)和重大問題上報(bào)工作?？傌?fù)責(zé)人：項(xiàng)目部總工程師，負(fù)責(zé)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作組織安排和重大問題的處理，檢測成果審核，制度下一步施工方案。主管部門：項(xiàng)目部工程部、質(zhì)檢部，負(fù)責(zé)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)全面管理，日常檢查、指導(dǎo)和重大問題上報(bào)工作，并參與重大問題的處理和下一步施工方案的制定。超前地質(zhì)預(yù)報(bào)隊(duì)負(fù)責(zé)人：超前地質(zhì)預(yù)報(bào)隊(duì)負(fù)責(zé)主管超前地質(zhì)預(yù)報(bào)組工作，掌握超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作狀態(tài)，分析和上報(bào)有關(guān)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)和情況，制定處理措施，下達(dá)技術(shù)交底資料。及時組織相

7、關(guān)人員開展超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，并對超前地質(zhì)預(yù)報(bào)結(jié)果負(fù)責(zé)，分析超前地質(zhì)預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)和上報(bào)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)動態(tài)?，F(xiàn)場超前地質(zhì)預(yù)報(bào)成員：超前地質(zhì)預(yù)報(bào)成員（操作人員和資料員），操作人員負(fù)責(zé)現(xiàn)場超前地質(zhì)預(yù)報(bào)具體實(shí)施，負(fù)責(zé)現(xiàn)場預(yù)報(bào)操作，及時取得超前地質(zhì)預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)；資料員負(fù)責(zé)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)資料的收集、整理、簽認(rèn)、匯總和歸檔等資料管理工作。6.2.超前地質(zhì)預(yù)報(bào)人員配備及分工指揮部設(shè)地質(zhì)預(yù)報(bào)隊(duì)，隊(duì)長綜合素質(zhì)必須能達(dá)到獨(dú)立勝任隧道工程的控制超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和隧道放樣的水平。實(shí)行隊(duì)長負(fù)責(zé)制度。實(shí)行三級復(fù)核制度。本標(biāo)段共有16個作業(yè)面，計(jì)劃配備1個超前地質(zhì)預(yù)隊(duì)，2個地質(zhì)預(yù)報(bào)小組。指揮部設(shè)監(jiān)測隊(duì)長1名，地質(zhì)工程師2名，在工程部的配合下積

8、極做好所有隧道的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作。地質(zhì)預(yù)報(bào)管理組織機(jī)構(gòu)圖見6-1。圖6-1 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)管理組織機(jī)構(gòu)框圖指揮部專家顧問審定復(fù)核項(xiàng)目總工程師地質(zhì)預(yù)報(bào)隊(duì)長生產(chǎn)及施工保證質(zhì)量監(jiān)督、檢查、資料整理、報(bào)告編寫地質(zhì)工程師地質(zhì)預(yù)報(bào)組架子隊(duì)長6.3.隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)儀器配置隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)儀器為TSP超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)、超前水平地質(zhì)鉆機(jī)和地質(zhì)雷達(dá)組成超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報(bào)作業(yè)線，科學(xué)管理，合理安排滿足全標(biāo)段隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作。表6-1 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)主要設(shè)備配置計(jì)劃表序號設(shè)備名稱型 號數(shù) 量備 注1隧道超前預(yù)報(bào)儀TSP203 plus1套瑞士2地質(zhì)雷達(dá)SIR-201臺美國3紅外探水儀HY3032臺唐山煤科院4智能

9、聲波儀（視情況選用）RSM-SY51臺武漢巖土所5瞬變電磁儀（視情況選用）PROTEM571臺加拿大6水平鉆機(jī)XY1002套中國7高密度電法儀（視情況選）用）WDJD11套中國8地質(zhì)羅盤、地質(zhì)錘6套北京9數(shù)碼相機(jī)CANNON2部日本七. 地質(zhì)預(yù)報(bào)重點(diǎn)內(nèi)容 .不同巖性接觸帶的位置，接觸帶巖體破碎程度、地下水賦存情況； .斷層破碎帶段的巖體破碎程度及地下水的賦存情況； .巖溶發(fā)育程度、巖溶水賦存情況； .煤系地層瓦斯突出情況； .隧道內(nèi)圍巖級別變化趨勢。八. 地質(zhì)預(yù)方法8.1隧道區(qū)域調(diào)查隧道區(qū)域進(jìn)行一次地面地質(zhì)調(diào)查，在數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上做好宏觀預(yù)報(bào)。隧道所在地區(qū)不良地質(zhì)宏觀預(yù)報(bào)，是以深入的地面地質(zhì)調(diào)

10、查為基礎(chǔ)，通過區(qū)域不良地質(zhì)分析方法，宏觀預(yù)報(bào)洞體施工可能遇到的不良地質(zhì)類型、規(guī)模、大約位置和方向，宏觀預(yù)報(bào)施工地質(zhì)災(zāi)害的類型和發(fā)生的可能性。其主要包括：.隧道地面地質(zhì)調(diào)查它是區(qū)域不良地質(zhì)分析的基礎(chǔ)主要包括：地層地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)構(gòu)造調(diào)查、巖漿巖侵入體調(diào)查、水文地質(zhì)調(diào)查。.隧道區(qū)域不良地質(zhì)分析它是隧道所在地區(qū)不良地質(zhì)宏觀預(yù)報(bào)的依據(jù)。因?yàn)榇蠖鄶?shù)隧道不良地質(zhì)體本身就是區(qū)域地層、地質(zhì)構(gòu)造的一部分。包括：地層層序和特殊巖層分析，構(gòu)造體系、構(gòu)造型式和構(gòu)造分布規(guī)律分析，地應(yīng)力狀態(tài)分析，巖漿巖侵入體成因、產(chǎn)狀分析等。8.2 .隧道洞身不良地質(zhì)體超前地質(zhì)預(yù)報(bào)本方案擬采用長期預(yù)報(bào)和短期預(yù)報(bào)相結(jié)合的預(yù)報(bào)形式。即首先采用

11、長期預(yù)報(bào)預(yù)測前方相當(dāng)長度范圍內(nèi)的地質(zhì)情況，如果發(fā)現(xiàn)異常，在施工進(jìn)行至異常范圍時采用短期預(yù)報(bào)方法進(jìn)行精確預(yù)報(bào)。長距離預(yù)報(bào)精度低，但費(fèi)用低；短距離預(yù)報(bào)費(fèi)工費(fèi)時，但精度高。具體內(nèi)容如下：8.2.1.TSP超前地質(zhì)預(yù)報(bào).、級圍巖地段、級圍巖距級圍巖50m外地段，實(shí)施TSP-203探測（隧道進(jìn)出口各扣除50m），配合斷層參數(shù)預(yù)測法和地面地質(zhì)體投射法。.TSP-203主要用于超前預(yù)報(bào)隧道掌子面前方不良地質(zhì)的性質(zhì)、位置和規(guī)模，最大探測距離約為掌子面前方150200m（具體由地質(zhì)條件、震源能量等決定）。具體施工工藝及原理及TSP203隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作流程圖8-2。.預(yù)報(bào)方法原理通常根據(jù)隧道圍巖巖性及其

12、破碎程度、含水豐富程度等情況確定預(yù)報(bào)頻率。為了準(zhǔn)確指導(dǎo)隧道的安全施工，確保超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，一般每座隧道每掘進(jìn)150200m預(yù)報(bào)一次。其洞內(nèi)測試方法簡述如下：通常情況下，TSP測量剖面是在隧道的左壁或者右壁上布置一系列的微型爆破，測量剖面的選擇主要取決于巖層結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)方位。盡管巖層內(nèi)部的大體情況未知，但在隧道壁左右兩側(cè)上安裝一對接收器可提供一些附加信息。簡而言之，使用一個爆破剖面和兩個接收器也是出于經(jīng)濟(jì)目的而考慮。.對地質(zhì)狀況非常復(fù)雜的情況，建議使用兩壁爆破剖面測量。上述布置的好處是可將所獲得的地質(zhì)數(shù)據(jù)加以對比和相互校證。.施工隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)實(shí)施方案.TSP203超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法，必要時

13、輔以地質(zhì)雷達(dá)方法作詳細(xì)、高分辨率探測。.隧道進(jìn)洞50米左右便開展預(yù)報(bào)工作。TSP203測量系統(tǒng)測量組件的標(biāo)準(zhǔn)測量方式如圖8-1所示。圖8-1 TSP203系統(tǒng)組件標(biāo)準(zhǔn)測量圖示.為了保證超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，按隧道每掘進(jìn)150200米預(yù)報(bào)一次。.采用TSP203探測系統(tǒng)預(yù)報(bào)時，現(xiàn)場工作布置如下：.接收器鉆孔布置方法：接收器鉆孔數(shù)量：2個，隧道左、右壁各一個。接收器鉆孔直徑：43-45mm/孔深2m。接收器鉆孔布置：沿軸徑向，向上傾斜5-10度；布置高度：離地面約1米；布置位置：離掌子面大約55米位置。.爆破鉆孔布置方法：爆破鉆孔數(shù)量：在隧道左或右壁面布置24個（根據(jù)巖層走向確定在左或右），根據(jù)實(shí)

14、際情況可以選擇18-24個。爆破鉆孔直徑：38mm（20-45mm）/孔深1.5m（最小0.8m.最大2.0m）。爆破鉆孔布置：沿軸徑向，向下傾斜10-20度(水封填炮泥)，相對于隧道壁面傾斜10度；布置高度：離地面約1米；布置位置：第一個鉆孔離接收器約20米，其余炮眼間距1.5米（最遠(yuǎn)2米）。TSP203探測系統(tǒng)可預(yù)報(bào)施工隧道掌子面前方以下不良（或特殊）地質(zhì)問題：1）軟弱巖層的分布;2）斷層及其破碎帶;3）節(jié)理裂隙發(fā)育帶;4）含水情況;5）空洞;6）圍巖類別，即可以預(yù)測即將開挖隧道相關(guān)地質(zhì)結(jié)構(gòu)及其周圍地質(zhì)狀況，同時也可以對力學(xué)參數(shù)（動態(tài)彈性摸量、剪切摸量、泊松比、密度、彈性縱波速度、彈性橫波

15、速度等）進(jìn)行評估，有利于及時預(yù)報(bào)隧道掌子面前方的地質(zhì)狀況，以便正確指導(dǎo)隧道施工。TSP探測技術(shù)配合斷層參數(shù)預(yù)測法和地面地質(zhì)體投射法，各種方法之間相互驗(yàn)證，預(yù)報(bào)精度、質(zhì)量較好。8.2.2.短期預(yù)報(bào)方法全隧道實(shí)施全斷面地質(zhì)素描，斷層區(qū)段配合應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)、紅外線探水儀探測。圖8-2 TSP203隧道施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)工作流程圖上述方法為短期預(yù)報(bào)方法，短期超前地質(zhì)預(yù)報(bào)應(yīng)在長期超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，預(yù)報(bào)距離為掌子面前方1530m。.地質(zhì)素描法用于短期地質(zhì)預(yù)報(bào)，方法簡單，但作用重大。本方法在掌子面和隧道兩壁出露的巖層與地表某段巖層證為同一和確認(rèn)標(biāo)志層的前提下，用地表巖層的層序預(yù)報(bào)掌子面前方將要出現(xiàn)的巖

16、層；依據(jù)掌子面已揭露的不良地質(zhì)體的產(chǎn)狀和單壁始見的位置，求得條帶狀不良地質(zhì)體在隧道掌子面前方消失的位置。.地質(zhì)雷達(dá)探測屬于電磁波物探技術(shù)。電磁波通過天線向地下發(fā)射，遇到不同阻抗界面時，將產(chǎn)生反射波和透射波。接收機(jī)利用分時采樣原理和數(shù)據(jù)組合方式，把天線接收的信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，主機(jī)系統(tǒng)再將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為模擬信號或彩色線跡信號，并以時間剖面的形式顯示出來，供解譯人員分析不良地質(zhì)體的確切位置和規(guī)模。.紅外線探水法通過探測曲線的變化可探測出掌子面前方災(zāi)害源的存在，如含水?dāng)鄬蛹捌淦扑閹У?。?dāng)隧道外圍某一空間存在災(zāi)害源時（含水裂隙、含水構(gòu)造和含水體），災(zāi)害源自身的紅外輻射場就要疊加在正常場上，使獲得的探測

17、曲線上某一段發(fā)生畸變，其畸變段稱為紅外異常場，由于到場源的距離不同，畸變后的場強(qiáng)亦不同，其物理意義是隧道外圍存在災(zāi)害源。8.2.3.超前鉆探確定的斷層破碎帶，可能的大涌水區(qū)段實(shí)施不少于20m的超前鉆探。超前鉆探是超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)體系主要組成部分，占有重要的地位，具有不可替代的作用。超前鉆探在隧道洞身長期、短期超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)上進(jìn)行，側(cè)重長期、短期超前地質(zhì)預(yù)報(bào)已經(jīng)基本認(rèn)定的主要不良地質(zhì)區(qū)段。為充分利用鉆孔信息，可利用鉆孔做跨孔聲波探測和聲波CT。超前鉆探的布孔數(shù)量，視不良地質(zhì)的性質(zhì)和可能發(fā)生施工地質(zhì)災(zāi)害的嚴(yán)重程度來決定。對于較大的斷層破碎帶，布置1孔至多23孔即可達(dá)到目的布孔的位置。2.3.1

18、.實(shí)施超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的一般程序總結(jié)前述方案，依據(jù)隧道的具體地質(zhì)情況，確定隧道實(shí)施超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的一般程序如下圖8-3：第一步：隧道所在地區(qū)地質(zhì)分析與宏觀預(yù)報(bào)這是超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的第一步重要工作程序。對于隧道來說，主要包括區(qū)域地質(zhì)資料的收集、分析和少量隧道臨近地區(qū)的地表地質(zhì)調(diào)查、分析。在地質(zhì)分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行宏觀預(yù)報(bào)。第二步：隧道施工過程中的長期超前地質(zhì)預(yù)報(bào)在宏觀預(yù)報(bào)的指導(dǎo)下，主要應(yīng)用TSP-203、瞬變電磁儀，配合斷層參數(shù)預(yù)測法和地面地質(zhì)體投射法，進(jìn)行掌子面前方100m150m的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。第三步：隧道施工過程中的短期超前地質(zhì)預(yù)報(bào)在隧道長期超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)上，對長期超前地質(zhì)預(yù)報(bào)確定的異常區(qū)段，不良地質(zhì)分布區(qū)段，主要應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)、紅外線探水儀和聲波探測儀等儀器設(shè)備、掌子面編錄預(yù)測法和地質(zhì)前兆預(yù)測法等方法實(shí)施掌子面前方1530m的短期超前預(yù)報(bào)。區(qū)域地質(zhì)資料收集地面地質(zhì)調(diào)查隧道設(shè)計(jì)說明書研究地質(zhì)分析隧道不良地質(zhì)宏觀預(yù)報(bào)隧道洞身不良地質(zhì)長期超前預(yù)報(bào)斷層參數(shù)預(yù)測法TSP-203探測隧道施工過程中的短期地質(zhì)超前預(yù)報(bào)不良地質(zhì)前兆預(yù)測法隧道洞身不良地質(zhì)掌子面編錄預(yù)測法法雷達(dá)、